Introducción al Cambio Climático 3: Qué gatilla los periodos interglaciares

por Emilio Meneses

En el capítulo anterior explicamos los principales puntos de la teoría de Milanković, la cuál es la más aceptada para explicar el ciclo glaciar-interglaciar. Adicionalmente evidenciamos sus problemas al ver que la Insolación no se corresponde directamente con los periodos interglaciares, dejando en evidencia que el ciclo más importante de los últimos 2,6 millones de años no es completamente comprendido.

Este punto es absolutamente crítico. Si no somos capaces todavía de comprender y menos predecir las variaciones climáticas del pasado, ¿cómo podemos entonces afirmar que somos capaces de predecir el clima futuro? Es importante traer al debate tales incógnitas a la hora de hacer predicciones del clima futuro e informar al público qué es lo que no se sabe y cuánto es aún incierto.

Por esto mismo debemos ver qué podemos inferir con el conocimiento existente y elucubrar sobre  factores qué no conocemos que quizás están jugando un rol crítico.

Qué NO produce un periodo interglaciar.

Cómo vimos en el post anterior los ciclos glaciar-interglaciar comienzan bruscamente con aumento de temperatura globales que  pueden superar 13 grados promedio a nivel mundial.

Ahora bien, no todos los aumentos de temperatura se traducen en un periodo cálido, existiendo pequeños y bruscos aumentos de temperatura que parecen interrumpirse y otros de tamaño intermedio. Para facilitar la interpretación hice el siguiente gráfico mostrándolos. Siendo los periodos “E” ciclos exitosos, “M” intermedios y “F” fallidos  La denominación usada es de elaboración propia y no está basada en la literatura científica. [1] En la práctica los periodos “F” son en pleno periodo glacial, pero al presentarse variaciones de temperatura es interesante saber porqué no se logra romper el ciclo frío en tal momento.

E-M-F Periodos

Fuente de Temperatura EPICA Core C, NASA.

 Si hacemos un corte en el tiempo cuando parte un periodo interglaciar y considerando el comienzo de aumento de temperatura como el momento  a revisar los datos tenemos lo siguiente:

Resultados

Valores de Temperatura (Celsius), C02 (ppm) , Insolación( W/m2,) Polvo (ppm), Excentricidad, Oblicuidad (Radianes) y Precesión. En ROJO valores en decrecimiento, en AZUL valores en aumento. Fuente: Temp y C02, NAS; Polvo, Lambert 2008; Valores solares: http://vo.imcce.fr/. Gráfico elaboración propia

Periodos Fallidos F

Los cinco periodos F tienen presentan todos Excentricidad en disminución y Oblicuidad en aumento, pero los valores de ambas cifras no tienen correlación alguna. Esto es de por si interesante ya que ningún periodo cálido salvo uno presenta esta característica. Adicionalmente varios de estos periodos presentaban enormes concentraciones de polvo en la Antártica, lo que indica que el polvo de por sí no es capaz de gatillar un interglaciar.

Periodos Medios M

Los periodos M, aunque solo 2, son relevantes dado que presentan ambos Excentricidad muy baja y al alza, una oblicuidad muy alta y a la baja con similar insolación. Esta combinación no se presenta en los ciclos exitosos. La única variación que presentan es en el polvo, uno con 899 y el otro con 362, en ambos casos alto. Esto arroja otro indicio que el polvo no es condición suficiente para comenzar un interglaciar.

¿Y el C02 y la Precesión?, ¡están muy bien, gracias por preguntar!

Uno de los factores que más llama la atención es el valor promedio del C02 en el inicio de todos los periodos interglaciares. Para los periodos F: 198 ppm, periodos M: 189 ppm, y periodos E: 203 ppm. Pareciendo no tener ningún impacto o correlación con el resultado. La Precesión no se queda atrás, teniendo valores sumamente dispares para todas las agrupaciones de periodos excepto los M.

Que SÍ parece producir un interglaciar

Periodos Exitosos E

Los periodos interestadiales [2] que superan los -2 grados C° y se transforman en interglaciares son 11. Estos son bastante interesantes porque carecen a simple vista de un patrón en común. Algunos periodos parten con Excentricidad al máximo, otros en mínimo. El 6E, parece partir netamente empujado por el polvo al tener la excentricidad tan baja. En resumen, nada parece cuadrar a simple vista. Dada esta situación es útil volver a la literatura al respecto. Ahora, si se considera como punto de medida el peak de temperatura se observa una mejor alineación con la oblicuidad, esto hace sospechar una posible correlación y es corroborada por la literatura

La revancha de la oblicuidad

Varios papers del último tiempo apuntan a una correlación más fuerte de lo pensado hasta ahora entre la oblicuidad y temperatura. En varios análisis publicados en el blog de la prestigiosa científica Judith Curry se presenta un detallado estudio de los 7 interglaciares más grandes de los últimos 800 mil años  y su correlación con el máximo de oblicuidad.  Alineando los siete interglaciares, los peaks de temperatura parecen estar sincronizados con en valor máximo de la oblicuidad de la tierra (24.5°)

Anomalía

En la figura se ven los 7 interglaciares con la denominación MIS usada en paleoclima, fuente del gráfico https://judithcurry.com/2016/10/24/nature-unbound-i-the-glacial-cycle/, datos de EPICA Dome C, Jouzel, J., et al. 2007. Astronomical data, Laskar, J., et al. 2004.

Haciendo la misma correlación contra Insolación se muestra claramente que no está sincronizada con periodos interglaciares.

Insolación

Fuente: Ídem anterior

Análisis estocástico y oblicuidad

Revisando otras fuentes, en su paper del 2005 Peter Huybers y Carl Wunsch realizaron un análisis con modelos estocásticos [3] donde lograron determinar que los ciclos interglaciares no eran definidos por la excentricidad o la precesión, pero no pudieron rechazar la hipótesis que la oblicuidad gatilla un interglaciar. En su modelo lograron reproducir los últimos 6 interglaciares donde estos se gatillan tras saltarse uno o dos máximos de oblicuidad.

estocastico

Fuente del gráfico https://dash.harvard.edu/bitstream/handle/1/3382978/Huybers_ObliquityPacingTerminations.pdf?sequence=1  .Huybers & Wunsch, “Obliquity pacing of the late Pleistocene glacial terminations” 2005

Este ultimo gráfico alimenta la idea que una muy baja  temperatura mundial tiene un efecto gatillo en prescencia de un peak de oblicuidad. Pero eso es por el momento bastante especulativo.

Otros fenómenos poco estudiados

Ahora, si bien parece existir una correlación entre oblicuidad e inicio de periodos interglaciares, toda la data apunta a que no tenemos todas las piezas del puzle para resolver el misterio. Varios apuntan a inercia térmica de los océanos o a cambios de las corrientes marinas para explicarlos, pero hasta el momento no ha habido ninguna teoría o prueba que pueda explicar la totalidad de los fenómenos. Hoy se ha tratado de explicar el bajo aumento de temperatura pronosticado en para los últimos 20 años por modelos de circulación general por el efecto de los océanos. [4].

Otros fenómenos poco estudiados son los ciclos de variación solar. Se conocen varios ciclos solares, cómo el ciclo Bray de 2.400 años [5] y otros como fenómenos como los mínimos de Maunder [6], pero se tiene poca o nula evidencia de ciclos más largos que puedan ayudar a explicar el comienzo de un interglaciar. El calor atmosférico terrestre depende completamente de la energía que recibe del sol. Mi apuesta personal es que debe existir un ciclo solar que aún desconocemos.

Conclusión

Si bien la evidencia apunta a la oblicuidad para explicar el comienzo de los periodos interglaciares, la ciencia del clima y cambio climático no está todavía completamente descifrada, y demasiadas incógnitas siguen abiertas. Esto es de por si preocupante, ¿cómo pueden entonces científicos afirmar con tanta seguridad qué el aumento de temperatura actual es completamente antropogénico?, ¿cómo pueden afirmar que este periodo cálido es único o seguirá aumentando indefinidamente? Con tales incógnitas sin despejar simplemente parecen chamanes jugando con correlaciones espurias de temperatura y gases de los últimos 150 años, y realizando declaraciones grandilocuentes de fenómenos que no comprenden realmente.

[1] Los peaks interestadiales (Interstadial) tienen usualmente denominación MIS(Marine  Isotope Stage)  y no corresponden siempre a un periodo interglaciar, sino también a un evento D-O, que veremos en un próximo post. Estos además se cuentan de presente a pasado, al revés como estoy haciendo ahora. Así, el Holoceno se suele denominar MIS 1, y el Eemiano MIS 5

[2] En la literatura del Cuaternario se definen los estadiales e Interestadiales como las fases frías y calidas por las que atraviesa la tierra. No todos los interestadiales se consideran un periodo interglacial al poder ser más breves y de poco aumento de temperatura.

[3] modelos estocásticos son modelos donde hay aletoriedad en los resultados, son sumamente útiles para simular fenómenos reales con incerteza.  Para más detalles aquí un curso introductorio https://www.kent.ac.uk/smsas/personal/lb209/files/notes1.pdf

[4] https://www.scientificamerican.com/article/how-much-heat-does-the-ocean-trap-robots-find-out/

[5] https://judithcurry.com/2017/07/11/nature-unbound-iv-the-2400-year-bray-cycle-part-a/

[6] http://www.historicalclimatology.com/blog/what-was-the-maunder-minimum-new-perspectives-on-an-old-question 

*Fuente imagen portada: TED.com

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